[发明专利]一种制备3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺的方法及用于该方法的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪族胺的制备方法，具体涉及3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮加氢制备3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己醇后再临氢氨化制备3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺的方法以及用于该方法的催化剂。

背景技术

3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺(又称异佛尔酮二胺，简称IPDA)是制备3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯(又称异佛尔酮二异氰酸酯，简称IPDI)、聚酰胺等的原料，还可以用作环氧树脂的固化剂。

现阶段工业规模上，IPDA的主流制备方法是通过3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮(又称异佛尔酮腈，简称IPN)与液氨反应形成3-氰基-3,5,5-三甲基环己基亚胺(又称异佛尔酮腈亚胺，简称IPNI)，IPNI随后与氢气在液氨的存在下以催化方式进行还原胺化反应制得的。其反应流程如下：

中国公开专利CN101386579中采用一步法将IPN、液氨、溶剂、催化剂及助催化剂在50-120℃和5-15MPa氢气压力下在一个反应器内制得IPDA。该方法不可避免氨基醇(a)的大量生成，从而使IPDA的收率受限。

根据德国公开专利DE10142635描述，在三步法(一个亚胺化步骤和两个加氢步骤)制备IPDA过程中，亚胺化步骤在IPN与过量液氨在20-150℃和50-300巴的压力下反应生成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺(IPNI)，任选在酸性金属氧化物催化剂上进行。该方法虽然通过提高亚胺化收率提高了IPDA收率，但由于亚胺化是可逆反应，始终有部分IPN未反应，因此氨基醇的生成量还是较大。

亚胺化反应是一个可逆放热反应，通过反应温度、原料配比等参数的调节可以改变亚胺化平衡收率。通过降低反应温度、增加液氨和IPN摩尔配比的手段可以在一定范围内提高亚胺化平衡收率，但由于反应温度的降低会牺牲反应速率增加反应器尺寸进而增加设备投资，增加液氨和IPN摩尔比例会增加分离能耗进而增加运行成本。从经济可行性考虑，亚胺化平衡收率很难达到95wt％以上，这就意味着接近5wt％的IPN会进入到加氢反应器。当然，进入加氢反应器的IPN会随着亚胺的减少而进一步转化为亚胺，但仍会有1wt％或者更多的IPN不能实现向亚胺的转化直接生成氨基醇。

综上所述，由于亚胺化反应本质决定现有的IPDA制备工艺无法克服氨基醇生成，导致IPDA收率受限，因此需要寻求新的IPDA制备工艺以克服上述的技术缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺(IPDA)的方法，该方法能突破了传统方法亚胺化收率限制，低氨基醇、高IPDA收率的制备3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺。

为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：

一种制备3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺(IPDA)的方法，所述方法包括如下步骤：

a)3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮(简称IPN)在加氢催化剂存在下氢气氛围下生成3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己醇(简称IPAA)；

b)3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己醇(简称IPAA)在临氢氨化催化剂存在下与液氨反应生成3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺(简称IPDA)。

反应路线如下所示：

本发明方法先将原料IPN与加氢催化剂接触加氢生成IPAA，然后将IPAA在临氢氨化催化剂催化下氨解生成IPDA，本发明避免了可逆的亚胺化过程，替代为高收率的加氢及氨解步骤以达到本发明所述目的。

优选地，步骤a)在30～150℃的温度和5～30MPa的压力下进行，优选在80～120℃的温度和5～15MPa的压力下进行，特别的应保证反应液有一个20℃～30℃的温升，即加氢反应器出口比入口温度高20℃～30℃。

优选地，步骤b)在100～260℃的温度和2～25MPa的压力下进行，优选在140～200℃的温度和5～15MPa的压力下进行。

优选地，步骤a)中所述的氢气与IPN的摩尔比为3∶1～1000∶1，优选10∶1～500∶1，特别优选20∶1～100∶1。

优选地，步骤b)中所述的氢气与IPAA的摩尔比为3∶1～1000∶1，优选10∶1～500∶1，特别优选20∶1～100∶1。

优选地根据本发明所述方法，步骤b)中所述的液氨与IPAA的摩尔比为1∶1～100∶1，优选10∶1～30∶1。